SEMINARIO: EL PROTEOSOMA

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1 1) INTRODUCCION PRESENTAMOS EL PROTEOSOMA SEMINARIO: EL PROTEOSOMA Juan de Dios Franco Navarro Eduardo Fagundo Amodeo Rafael Gomez Antunez Antonio Gomez Dominguez 1) INTRODUCCION 1) INTRODUCCION FUNCIONES DEL PROTEOSOMA Papel del Proteosoma: En núcleo y citoplasma - Destruyen proteinas malformadas - Papel regulador como parte del sistema ubiquitina - Diferenciación celular - Sistema inmunológico - Regula el ciclo celular - Defensa contra toxinas Importantísimo para la célula Asociada a la hidrólisis de ATP Su ausencia es MORTAL VISIBLE AL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO ELECTR NICO 15 nm 12 nm Maquinaria degradativa de proteinas 1

2 1) INTRODUCCION 2) COMPLEJO 20S ESTRUCTURA GENERAL PROTEOSOMA 26S COMPLEJO ESTRUCTURAL 20 S PROTEOSOMA 30S 890 Kda 890 Kda 720 Kda 720 Kda 890 Kda INMUNOPROTEOSOMA 2) COMPLEJO 20S 2) COMPLEJO 20S CARACTERÍSTICAS CARACTER STICAS ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS CARACTER STICAS ESTRUCTURAS INTERNAS Vista Lateral Vista Axial Precámara α Cámara de Reacción 2β Postcámara α 113 A 2

3 3) RUTA ENZIMATICA DE DEGRADACION 2) COMPLEJO 20S COMPARACIÓN COMPARACI N ENTRE PROTEASOMA 20S Y CHAPERONINA SUBUNIDAD ALFA (SUBUNIDAD NO CATALÍTICA) CATAL TICA) 1.3 nm (Lys-Tyr-Gly-Gly) 1er Anillo de 7 subunidades α 2 Anillo 7 Subunidades α 233 aas 2er Anillo de 7 subunidades α 2) COMPLEJO 20S 25.8 KDa 2) COMPLEJO 20S SUBUNIDAD BETA (CENTRO ACTIVO CATALÍTICO) CATAL TICO) SITIOS CATALÍTICOS CATAL TICOS 2.2 nm (Tyr-Met) 211 aas 22.3 KDa 2 Anillo 7 Subunidades β Residuo de Treonina del extremo N-Terminal de cada una de las Subunidades Beta 3

4 2) COMPLEJO 20S 3) COMPLEJO 19S SUBUNIDADES α Y β COMPLEJO ESTRUCTURAL 19 S α-β β Disposición 2 Anillos α-β β-β β-α α 3) COMPLEJO 19S LID BASE Posee un poro de entrada Interviene en la desubiquitinización Ensamblamiento 19S 20S Contiene todas las ATPasas Ensamblamiento 19S 20S Efectora de la Traslocación Desplegamiento de las proteínas Unión a poliubiquitina COMPLEJO ESTRUCTURAL 19 S Median unión 19S-20S n8 Receptor ligando para ciclo celular n3 Unión a Ubiquitina n10 ATPasa Mantenimiento de la integridad del núcleo celular n12 n1 t1 t2 Desplegar proteínas n2 t3 t4 t5 t6 4

5 ATP Región 19S AMP ATP AMP E2/E3 Región 20S NH 2 Zona de reconocimiento de E3 Proteína Diana Región 19S UCHL-1 COO - COO - Ahora se empieza a dar el proceso de translocación de la proteína Pueden volver a unir proteínas diana Proceso de translocación de la proteína 5

6 COO - Proceso de translocación de la proteína 6

7 Ataque nucleofílico H 2 O 7

8 Ataque nucleofílico H 2 O 8

9 Y así sucesivamente hasta que toda la proteína diana se ha degradado. 9

10 VERSATILIDAD FUNCIONAL 5) MORFOGENESIS DEL PROTEOSOMA PROCESAMIENTO Y ENSAMBLAJE NH NH NH 3 NH Nuevos Aminoácidos para síntesis de nuevas proteínas Elimina y regula un exceso de enzimas Elimina factores de trascripción Producción importante de Antígenos (facilita la respuesta inmunitaria) Regulando el ciclo celular y otras rutas metabólicas Elimina toxinas que son dañinas y anormales para la célula Impide que un virus ensamble y siga su ciclo Evita agregados moleculares que dan lugar a las enfermedades degenerativas 5) MORFOGENESIS DEL PROTEOSOMA MORFOGÉNESIS PROTEOSOMA 30S, 26S, INMUNOPROTEOSOMA 5) MORFOGENESIS DEL PROTEOSOMA INMUNOPROTEOSOMA 11S 20S 11S Casquillo 11S Activador: anillo de 6 dominios compuesto de 2 subunidades distintas. Producción de Antígenos endógenos (virus o propios) que son presentados en la membrana por el sistema MCH-I 10

11 PATOLOGIAS ASOCIADAS AL MALFUNCIONAMIENTO DEL COMPLEJO PROTEOSOMICO Lleva a estas consecuencias: 1. Acumulación de proteínas ubiquitinizadas que forma placas amiloides (Enfermedades degenerativas) ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS: BASES QUÍMICAS QU MICAS Forman pentámeros SAP Agregación proteínas con muchos dominios hidrofóbicos (láminas beta y aminoácidos apolares) 2 pentámeros SAP unidos por 5 CPHPC 1 2. Sobreexpresión del Proteosoma (Procesos Oncológicos) 3. Susceptibilidad a enfermedades infecciosas (Sida) 2 Agregados fibrilares irreversibles (PLACAS AMILOIDES) TIPOS DE ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS EJEMPLO NEURODEGENERATIVO: ENFERMEDAD DE PARKINSON UCHL-1 PARKINSON HUNTINGTON ubiquitina α-sinucleina Acumulación CUERPOS DE LEWY ALZHEIMER ENFERMEDAD DE PICK DEGRADACIÓN DE LOS GANGLIOS BASALES ATAXIAS < [DOPAMINA] ATAXIA DE JOSÉ MACHADO... PARKINSON PARKINA mutada 11

12 EJEMPLO NEURODEGENERATIVO: ENFERMEDAD DE HUNTINGTON COMPARATIVA DE CEREBROS Corea de Huntington Alzheimer TRIPLETE CAG GEN DE LA ENFERMEDAD DE HUNGTINGTON Codificación de la Huntingtina POLIGLU TAMINAS Cremallera Polar de Huntingtina PACIENTE PD HAP-1 Parkinson PACIENTE SANO AGREGADOS DE PROTEíNAS PROTE NAS EN LAS DISTINTAS ENFERMEDADES Alzheimer EL CÁNCER CJD y SBE Ataxia de José Machado Pick Parkinson ÚLTIMAS INVESTIGACIONES SOBRE LA REGULACIÓN DEL CANCER MEDIANTE INHIBIDORES DE PROTEOSOMAS 12

13 A NIVEL DE CICLINAS b CICLINAS El proteosoma interviene a 3 niveles: A NIVEL DE CDK (CDK INHIBIDORES) CDK Regulan el ciclo celular CICLINAS DESTRUIDAS (continúa ciclo) A NIVEL DE FACTORES DE SUPERVIVENCIA (IKB, NFKB) CDK CDK Inhibición del proteosoma (NO SE DESTRUYEN LAS CICLINAS) se para el ciclo CICLINAS CICLINAS y SECURINAS Están reguladas por p21 y p27 (cdkinhibidores) CDK QUINASAS (dependiente de Ciclinas) Regulan el ciclo celular SECURINAS Son reguladores de la mitosis, si se degradan, se produce la mitosis, si no se degradan, la mitosis se para. APOPTOSIS 13

14 CDK QUINASAS (dependiente de Ciclinas) POL-UBI IkB y NFkB Se destruye el IkB Se libera NFkB Produciendo señales de supervivencia (Interleuquina-6) para la célula IL6 IL6 IL6 IL6 IL6 IL6 p21 p27 p21 Y p27, son dos CDK-INHIBIDORES que detienen el ciclo celular en fase S hasta que se repara el daño cromosómico. Funcionan si el proteosoma está regulado. FNkB IkB Aas FNkB activo va al núcleo NÚCLEO Parkinson's disease: cell death mechanisms Michel PP, Hirsch EC, Agid Y INSERM U2891 Rev Neurol (Paris) 2002;158(122):24-32 Federation de Neurologie et Centre d'investigation Clinique GENETICA DE LAS ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS. SANTIAGO GRISOLÍA, Catedrático de Bioquímica. Presidente del Consejo Valenciano de Cultura Protein Misfolding and Aggregation: From Diseases to Devices. Oxford Innovation Society Seminar - January 1999 Chaired by Professor Chris Dobson, Director of the Oxford Centre for Molecular Sciences JP Taylor et al. (2002) Science 296, 1991 Imágenes de las enfermedades Vulnerable neuronal subsets in Alzheimer's and Pick's disease are distinguished by their tau isoform distribution and phosphorylation. Ann Neurol 1998 Feb;43(2): Delacourte A, Sergeant N, Wattez A, Gauvreau D, Robitaille Y REGULACION DE LA APOPTOSIS EN CÉLULAS NORMALES Y TUMORALES Abelardo López Rivas (Tesis, Univ. Granada) Mecanismos de proteolisis intracelular: la necesidad de destruir. María Teresa Olmo Aparicio y Daniel Rodríguez Agudo Departamento de Biología Molecular y Bioquímica de la Universidad de Málaga Specific pathological tau protein variants characterize Pick's disease. DELACOURTE A, ROBITAILLE Y, SERGEANT. N, BUEE L, HOF P, WATTEZ A, LAROCHE-CHOLETTE A, MATHIEU J, CHAGNON P, GAUVREAU D. J. Neuropathol. Exp. Neurol.1996;55: ) Adelantos en Oncologia Molecular ( I ). p53: proteína reguladora de la vida y la muerte celular. Osvaldo Mateo Spinelli Un antagonista enzimático puede ser un nuevo y poderoso objetivo. CHICAGO (Reuters Health). Papel del sistema de la ubiquitina en la etiología del cáncer y otras enfermedades. Josep M. Argilés a Javier Pallarés-Trujillo a Francisco J. López-Soriano a a Departament de Bioquímica i Biologia Molecular Facultat de Biologia. Universitat de Barcelona. Varios artículos de los CONGRESOS ANUALES DE MEDICINA ONCOLÓGICA New AIDS Drug Target? Protein Normally in Cells Used By HIV To Grow. By Paul Recer Multiple Associated Proteins Regulate Proteasome Structure and Function (Molecular Cell, Vol. 10, , September, 2002, Copyright 2002 by Cell Press) A Subcomplex of the Proteasome Regulatory Particle Required for Ubiquitin-Conjugate Degradation and Related to the COP9-Signalosome and eif3 (Cell, Vol. 94, , September 4, 1998, Copyright ã1998 by Cell Press) The catalytic sites of 20S proteasomes and their role in subunit maturation: A mutational and crystallographic study (Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 96, pp , September Colloquium Paper) * The proteasome: structure, function,and role in the cell Julian Adams (CANCER TREATMENT REVIEWS 2003; 29 (Suppl. 1): 3 9) * Hemos usado más textos pero no he podido tomar nota de los títulos. 14